集成式节水清洁生产技术的评估与筛选方法及系统

1.本发明涉及集成式节水清洁生产技术的评估与筛选方法及系统。本发明属于清洁生产节水技术领域，涉及一种通过评估及筛选实现企业整体系统节水的技术方案，特别是一种集成式节水清洁生产技术的组合筛选方法。


背景技术：

2.水是工业过程中必不可少的原料和资源。随着技术的进步，许多新技术提高了工业过程的用水效率，降低成本和用水量。但是，在目前的技术条件下，关键的挑战仍然是选择执行适当的技术以确保工业生产可持续性。在一个企业层面上，节水效率的提高通常可以通过投资于节水项目或措施来实现，这也可能会带来因运营成本降低而产生的协同效益。实施节水项目是企业降低运营成本和减少水资源浪费的重要手段，但是限于企业现阶段资金的有限性，并不足以支持所有节水项目工作的开展。故而，在资金约束和节水目标给定的条件下，企业如何从众多的潜在节水项目中评价和筛选出项目的优化组合，具有很高实际价值。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种集成式节水清洁生产技术的评估与筛选方法及系统。本发明的目的在于克服现有评估和筛选技术存在的缺点，寻求设计和提供一种能从系统的全过程角度合理解决企业节水项目评估和筛选问题，研究在有限的资金投入和给定的节水目标情况下，如何对节水项目进行筛选，通过优化设计和科学计算确定一种集成式节水清洁生产技术的评估和筛选方法，使同样的资金投入获得合适的节水强度。
4.为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种集成式节水清洁生产技术的评估与筛选方法，其特征在于，将节水项目的全生命周期净现值和边际节水能力纳入集成评估和筛选，根据企业实际生产需求的成本投入与节水目标确定最佳节水路径。
5.先确定节水系统范围和数据，需获取的数据包括：项目寿命t
project
，初期改造成本trac，年节水量vw，水价wc，水价年增长率r1，产品年回收量vp，产品回收价格pc，回收价格年增长率r2，项目年用电量ei，电价ec，电价年增长率r3，化学品年消耗量ci，化学品价格cc，化学品价格年增长率r4，节水项目的经济活动与效益净现值npv的计算公式为
푁푃푉
=
푃
(
퐵
)
−
푃
(
퐶
) ，其中p（b）为和p（c）为生命周期内总收益和总成本。边际节水成本mc的计算公式为，其中wp为节水潜力。
6.更进一步的，所述的节水技术对象包括管网、工艺用水、循环水、蒸汽凝结水、生活用水、污水回用等。
7.更进一步的，生命周期内总收入通过产品节水量、水价、水价年增长率、产品回收量、产品回收价格、回收价格年增长率计算。
8.更进一步的，生命周期内总成本通过初期改造成本、年用电量、电价、电价年增长率、化学品消耗量、化学品价格、化学品价格年增长率计算。
9.更进一步的，所述的单位节水成本由项目净现值npv和节水强度wp计算。
10.更进一步的，所述的节水潜力wp通过年节水量和项目寿命计算。
11.更进一步的，项目的节水经济效益通过项目节水潜力和项目节水成本排序得到。
12.更进一步的，采用过程系统夹点分析方法确定最佳节水路径组合。
13.更进一步的，复合曲线由项目的节水经济效益确定。
14.更进一步的，夹点位置由企业实际生产需求的成本投入与节水目标确定。
15.一种集成式节水清洁生产技术的评估与筛选系统，使用一种集成式节水清洁生产技术的评估与筛选方法，所述系统包括数据获取模块，数据计算模块，技术评估模块和技术筛选模块，数据获取模块获取评估范围数据，数据获取模块将获取到数据发送至数据计算模块进行计算，在数据计算模块得到技术评估模型，技术评估模块根据评估模型进行节水潜力和单位节水成本评估，技术筛选模块根据技术评估模块的结果对节水项目进行筛选。
16.本发明与现有技术相比，其设计路线合理，同时考虑节水目标和有限成本投入两个约束，设计参数计算科学性好，数据准确，经济价值高，社会效益好，可广泛用于对现有企业节水项目的评估与筛选。
17.本发明与现有技术相比，其设计路线合理，同时考虑节水目标和有限成本投入两个约束，设计参数计算科学性好，数据准确，经济价值高，社会效益好，可广泛用于对现有企业节水项目的评估与筛选。
18.作为节水项目中的污水处理项目，其设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
附图说明
19.图1是本发明的某化工厂节水项目评估与筛选结果示意图。
20.图2是本发明的污水节水项目结构示意图。
21.图3是本发明的出水装置结构示意图。
22.图4是本发明的透水装置结构示意图。
23.图5是本发明的透水装置使用结构示意图。
24.图6是本发明的更换装置结构示意图。
25.其中： 1、出水装置；2、透水装置；3、更换装置；4、存杂装置；5、进入工位；6、下落工位；7、出杂工位；8、出水l型管路；9、出水固定斜面座；10、出水旋转座；11、出水l型管路；12、出水口扩展内腔；13、出水嘴部；14、出水变向驱动齿轮轴；15、悬挂更换架；16、上悬挂轴承套；17、上啮合套；18、第一滤水锥套体；19、过滤纤维组件；20、第二中间抱合座；21、第二连接部；22、第三滤水锥套体；23、第四下固定套；24、第四对合座；25、第五下导水罩；26、第六对合挡板；27、顶部下顶锥头；28、旋转连接半套；29、驱动齿轮半套；30、弹性齿板；31、对合支撑半座；32、对合半台阶座；33、对合挤压弧板；34、挤压连杆；35、对合电磁弧板；36、电磁连杆；37、h型铰接板；38、旋转摆动架；39、端部承载托座；40、端部l型卡板；41、杂物承载漏网；42、污水存储池；43、顶部下顶突刺；44、侧部拨动旋转臂；45、上部晃动筛；46、向下打开挡板；47、下部晃动筛；48、存杂池。
具体实施方式
26.作为一实施例，如图1，选取一个氯碱厂进行节水项目评估与筛选。
27.首先，确定节水系统范围，获取评估范围数据。
28.本实施例的氯碱厂企业概况为：目前装置生产能力为离子膜法烧碱115万吨/年、聚氯乙烯树脂150万吨/年。根据“装置中水回用、清污分流”的原则，在设计上对该装置的生产、生活废水进行了总体平衡利用，设计生产污水排放总量298立方米/小时、生活污水排污总量55立方米/小时。装置全面投产之初，废水排放居高不下，生活及清洁污水排放量也较大，加之市政污水处理系统不健全，园区的废水排放压力很大。
29.本实施例涉及的系统边界包括企业的氯碱车间、乙炔车间、氯乙烯车间、聚合车间、烧碱车间以及公用工程。根据工艺与信息搜集，确定了十一个节水项目，分别是：1. 电解车间排水回收利用项目；2. 再生废水回收项目；3. 浓缩池上清液废水回用项目；4. 机封水、冲洗水等回收利用项目；5. 氯乙烯车间废水回用项目；6. 聚合车间母液水生化处理回用项目；7. 系统冷凝水回用项目；8. 全厂机封水自循环改造项目；9. 纯水站酸碱废水回用项目；10. 循环水系统节水项目；11. 生活用水系统的水回收项目。
30.本实施假设企业节水目标为250万吨，节水改造项目最大投资800万元，以此条件筛选出符合预期节水目标的项目组合。
31.本实例以某氯碱厂为例，选择该厂11个节水项目作为评估范围。在范围确认后，获取评估范围相关数据。所述数据包括项目寿命t
project
，初期改造成本trac，年节水量vw，水价wc，水价年增长率r1，产品年回收量vp，产品回收价格pc，回收价格年增长率r2，项目年用电量ei，电价ec，电价年增长率r3，化学品年消耗量ci，化学品价格cc，化学品价格年增长率r4。
32.（1）计算项目净现值（npv）。（1）计算项目净现值（npv）。（1）计算项目净现值（npv）。
33.分别计算各个节水项目的净现值。
34.（2）计算节水潜力（wp）和边际节水成本（mc）。（2）计算节水潜力（wp）和边际节水成本（mc）。
35.分别计算各个节水项目的节水潜力和边际节水成本。
36.根据各节水项目的节水强度（节水潜力与成本投入之间的比值），在节水规模与成本投入分别作为横纵坐标的坐标轴山谷，按从高到低的顺序排列构建节水项目复合曲线。
37.夹点位置为（10580，730.4）。就节水潜力/投资点而言，夹点右侧的项目远远好于夹点左边。夹点右侧的p10, p7, p9, p3, p11, p4和p1位于财务曲线f1之上，其节水潜力/投资比率较高。这些项目将获得节水资金，此时企业总投资725万元，可实现累计年节水
335.64万吨。均符合预期，经验证方案可行。如图1-6所示，作为本实施例的集成式节水清洁生产系统的污水回用系统，用于污水节水处理，其包括出水装置1，用于输出化工厂排出的污水，可以是原始污水或中间处理污水；透水装置2，用于对出水装置1排出的污水进行过滤，在透水装置2上下方分别设置有进入工位5与下落工位6；从而进行物理过滤，从而实现节水，实现中水利用。
38.更换装置3，更换装置3的过滤组件转换在下落工位6与出杂工位7之间，在出杂工位7用于对过滤后杂物去除；在下落工位6，更替去杂后的过滤组件；存杂装置4，用于对过滤组件进行去杂并存储，本发明主要是对污泥，颗粒物等物体进行处理。
39.出水装置1包括化工厂的出水l型管路8，其带有阀门；在出水l型管路8的出口设置有出水固定斜面座9，45度斜面，在出水固定斜面座9的倾斜面上旋转设置有出水旋转座10的平行斜面，从而垂直与水平旋转；在出水旋转座10的直管端连接有出水l型管路11，出水l型管路11弯头下端具有出水口扩展内腔12，从而实现存储水。
40.出水口扩展内腔12半径大于管道出水l型管路11的半径，在出水l型管路11下出口端设置有出水嘴部13，实现输出；在出水旋转座10通过齿轮啮合有出水变向驱动齿轮轴14，其齿轮马达；当排水时，出水嘴部13在进入工位5朝下设置，排水方便。
41.透水装置2包括设置在进入工位5上方的悬挂更换架15，其可以通过吊钩；在悬挂更换架15下端通过上悬挂轴承套16连接有承接出水嘴部13出水的上啮合套17，在上啮合套17下部顺次依次连接有第一滤水锥套体18、第二连接部21、第三滤水锥套体22、第四下固定套23及第五下导水罩25，从而形成一个整体内腔；在第五下导水罩25下出口下方设置有第六对合挡板26，第六对合挡板26通过机械手操控水平对合运动且升降振动动作，从而实现污水分离与振动去污；第五下导水罩25下出口位于下落工位6；在第五下导水罩25下方设置有污水存储池42，便于存水；在第二连接部21外侧壁具有外侧壁部，成对设置。在第二连接部21外侧对合运动有接触外侧壁部的第二中间抱合座20，第二中间抱合座20用于抱合第二连接部21的外侧壁部；第三滤水锥套体22与第一滤水锥套体18对称设置，从而方便下料；在第四下固定套23外侧壁设置有对向抱合有第四对合座24，限制第四下固定套23周向旋转；方便旋拧。
42.在第四对合座24的内弧侧壁上端设置有对合半台阶座32，实现轴向卡位，在对合半台阶座32下端高低设置有对合挤压弧板33实现挤压及对合电磁弧板35，实现磁力吸合。
43.两第二中间抱合座20通过对合支撑半座31连接，实现快接；对合挤压弧板33连接有在第四对合座24上伸缩的挤压连杆34，进行挤压，对合电磁弧板35连接有在第四对合座24上伸缩的电磁连杆36，方便磁力吸合分离。
44.挤压连杆34的尾端及电磁连杆36的尾端通过h型铰接板37铰接反向驱动；实现联
控。
45.在两第四对合座24之间内腔中对合放置有通过定位卡口对合的旋转连接半套28，在旋转连接半套28上端设置有驱动齿轮半套29，在旋转连接半套28内侧壁上分布有弹性齿板30，弹性齿板30用于上啮合套17外侧壁凸起啮合，实现防滑过载啮合，驱动齿轮半套29带有旋转角度传感器，从而实现旋转角度控制。
46.过滤纤维组件19采用柔性纤维材质；在进入工位5上方设置有下降进入上悬挂轴承套16的顶部下顶锥头27，防止旋拧时候，污水外溢。
47.更换装置3包括旋转摆动架38，实现支撑；在旋转摆动架38两端设置有端部承载托座39实现托载，工位旋转，在端部承载托座39端面上分布有端部l型卡板40防止倒转时候掉落；在端部承载托座39中承载有杂物承载漏网41实现漏水处理，在端部l型卡板40的横臂遮挡杂物承载漏网41边缘；在下落工位6，杂物承载漏网41开口朝上，承接第六对合挡板26边缘下部，端部l型卡板40的横臂位于第六对合挡板26边缘上方，第五下导水罩25位于杂物承载漏网41上方，实现承载；在出杂工位7，端部l型卡板40的横臂旋转180
°
，杂物承载漏网41朝下之间，在出杂工位7下方侧部分布有若干侧部拨动旋转臂44，存杂装置4在杂物承载漏网41下方，从而实现托载，防止掉落。
48.存杂装置4包括存杂池48，存储淤泥，在存杂池48中设置有下部晃动筛47，在下部晃动筛47上方设置有上部晃动筛45，在上部晃动筛45的筛孔中设置有扭簧控制的向下打开挡板46，实现暂存物料与分筛；在出杂工位7上方设置有顶部下顶突刺43，用于向下刺入杂物承载漏网41的底部网孔中，避免夹杂物体。
49.本实施例的集成式节水清洁生产系统的污水回用工艺，用于对污水处理；执行以下步骤；步骤一，出水装置1输出化工厂排出的污水；步骤二，在进入工位5，透水装置2承接出水装置1排出的污水并物理处理，并将处理后的污水通过下落工位6输出到污水存储池42，杂物下落到更换装置3中；步骤三，在下落工位6，更换装置3承接下落杂物，并旋转到出杂工位7；步骤四之间，在出杂工位7，存杂装置4对过滤组件进行去杂并存储。
50.在步骤一中，当输出污水时，污水通过出水l型管路8、出水固定斜面座9、出水旋转座10、出水l型管路11及出水嘴部13输出；当暂停供污水时，关闭出水l型管路8的闸门，出水变向驱动齿轮轴14旋转驱动出水旋转座10，使得出水l型管路11由水平状态变为竖直状态，出水嘴部13由朝下变为水平状态，从而避开进入工位5上方，出水口扩展内腔12暂存管内残余污水；在步骤二中，当输出污水时，污水从上悬挂轴承套16进入，通过第一滤水锥套体18与第三滤水锥套体22进行过滤渗水，使得物料过滤后的污水下流到污水存储池42中；当暂停供污水时，首先，顶部下顶锥头27下顶密封上悬挂轴承套16端口，h型铰接板37通过挤压连杆34驱动对合挤压弧板33，使得弹性齿板30与上啮合套17外侧壁凸起啮合
抱合，当超过设定旋拧力，弹性齿板30与上啮合套17打滑，第四对合座24固定第四下固定套23，第二中间抱合座20抱合第二连接部21的外侧壁部；其次，通过齿轮带动驱动齿轮半套29正反旋转，驱动上啮合套17旋转，使得第一滤水锥套体18与第三滤水锥套体22的过滤纤维组件19间歇性旋拧与松开，同时，第六对合挡板26反复升降，使得过滤纤维组件19附着杂物下落，附着其上的杂物粘连一起并下落；再次，打开第六对合挡板26，杂物下落输出；之后，闭合第六对合挡板26，顶部下顶锥头27上升离开，通过出水嘴部13变向二次供水，同时，驱动通过齿轮带动驱动齿轮半套29正反旋转，将附着其上的杂物混入水中，同时，第六对合挡板26反复升降，使得过滤纤维组件19附着杂物下落；再后，打开第六对合挡板26，杂物顺水下落输出；当第一滤水锥套体18与第三滤水锥套体22达到使用寿命需要更换时，松开两第二中间抱合座20，h型铰接板37通过挤压连杆34驱动对合挤压弧板33外伸，使得弹性齿板30与上啮合套17外侧壁凸起分离，并通过传感器控制齿轮半套29停止位置，同时，通过电磁连杆36带动对合电磁弧板35吸附对应的齿轮半套29与上啮合套17分离，第四对合座24与第四下固定套23分离； 上提悬挂更换架15取走；在步骤三中，首先，下落杂物通过第六对合挡板26下落到杂物承载漏网41中；然后，将杂物承载漏网41旋转到出杂工位7；其次之间，在出杂工位7，端部l型卡板40的横臂旋转180
°
，杂物承载漏网41朝下；再次，若干侧部拨动旋转臂44间歇性敲击杂物承载漏网41的开口边缘，使得杂物下落，同时，顶部下顶突刺43向下刺入杂物承载漏网41的底部网孔中，清除堵塞；在步骤四中，首先，下落的杂物掉落到上部晃动筛45上；然后，上部晃动筛45上的杂物克服向下打开挡板46的弹簧力，下落到下部晃动筛47上；其次，下部晃动筛47在存杂池48中进行筛选。
51.本发明出水装置1实现排污水输入，透水装置2实现透水留存污泥杂物，更换装置3实现更换工位，存杂装置4实现污泥存储，进入工位5，下落工位6，出杂工位7为人为定义。本发明巧妙设计出水l型管路8，出水固定斜面座9，出水旋转座10，出水l型管路11，出水口扩展内腔12，出水嘴部13，出水变向驱动齿轮轴14，实现了转向，而避免顶部空间，方便其他工作操作。
52.悬挂更换架15实现钩挂，上悬挂轴承套16承载，通过上啮合套17，第一滤水锥套体18，过滤纤维组件19，第二中间抱合座20，第二连接部21，第三滤水锥套体22，第四下固定套23，第四对合座24，第五下导水罩25实现过滤，存杂，清理分离，第六对合挡板26起到遮挡、振动与排杂，顶部下顶锥头27旋拧支撑，防止污水外溢，旋转连接半套28，驱动齿轮半套29外侧壁磁力吸合，通过霍尔传感器实现角度确定，弹性齿板30当旋拧过载打滑，避免纤维棉被拧断，对合支撑半座31，对合半台阶座32，对合挤压弧板33，挤压连杆34，对合电磁弧板35，电磁连杆36，h型铰接板37，对半设置，拆卸方便，联动设置，操控精确，旋转摆动架38，端部承载托座39，端部l型卡板40，杂物承载漏网41，实现工位旋转，污水存储池42，顶部下顶突刺43，侧部拨动旋转臂44，上部晃动筛45，向下打开挡板46，下部晃动筛47，存杂池48实现多级分离与防堵塞，其污水处理，可以有效节水回收，取出污泥，作为后期化学处理的前置程序。
53.本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一列举。
54.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。